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標(biāo)題: 場(chǎng)效應(yīng)管原理 [打印本頁]
作者: xunavc    時(shí)間: 2019-10-22 15:39
標(biāo)題: 場(chǎng)效應(yīng)管原理
　　場(chǎng)效應(yīng)管是較新型的半導(dǎo)體材料，利用電場(chǎng)效應(yīng)來控制晶體管的電流，因而得名。它的外型也是一個(gè)三極管，因此又稱場(chǎng)效應(yīng)三極管。它只有一種載流子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)體器件，是一種用輸入電壓控制輸出電流的半導(dǎo)體器件。從參與導(dǎo)電的載流子來劃分，它有電子作為載流子的N溝道器件和空穴作為載流子的P溝道器件。從場(chǎng)效應(yīng)三極管的結(jié)構(gòu)來劃分，它有結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管之分。
　　1.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管
　　(1) 結(jié)構(gòu)
　　N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它是在N型半導(dǎo)體硅片的兩側(cè)各制造一個(gè)PN結(jié)，形成兩個(gè)PN結(jié)夾著一個(gè)N型溝道的結(jié)構(gòu)。兩個(gè)P區(qū)即為柵極，N型硅的一端是漏極，另一端是源極。
　　(2) 工作原理
　　以N溝道為例說明其工作原理。
　　當(dāng)UGS=0時(shí)，在漏、源之間加有一定電壓時(shí)，在漏源間將形成多子的漂移運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生漏極電流。當(dāng)UGS<0時(shí)，PN結(jié)反偏，形成耗盡層，漏源間的溝道將變窄，ID將減小，UGS繼續(xù)減小，溝道繼續(xù)變窄，ID繼續(xù)減小直至為0。當(dāng)漏極電流為零時(shí)所對(duì)應(yīng)的柵源電壓UGS稱為夾斷電壓UGS(off)。
　　(3)特性曲線
　　結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線有兩條，一是輸出特性曲線(ID=f(UDS)|UGS=常量),二是轉(zhuǎn)移特性曲線(ID=f(UGS)|UDS=常量)。N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線如圖2所示。
　　2. 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)三極管的工作原理
　　絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)三極管分為：耗盡型 →N溝道、P溝道 　　增強(qiáng)型 →N溝道、P溝道(1)N溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管
　　N溝道耗盡型的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖3(a)所示，它是在柵極下方的SiO2絕緣層中摻入了大量的金屬正離子。所以當(dāng)UGS=0時(shí)，這些正離子已經(jīng)感應(yīng)出反型層，形成了溝道。于是，只要有漏源電壓，就有漏極電流存在。當(dāng)UGS>0時(shí)，將使ID進(jìn)一步增加。UGS<0時(shí)，隨著UGS的減小漏極電流逐漸減小，直至ID=0。對(duì)應(yīng)ID=0的UGS稱為夾斷電壓，用符號(hào)UGS(off)表示，有時(shí)也用UP表示。N溝道耗盡型的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖30(b)所示。
　　(2)N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管
　　結(jié)構(gòu)與耗盡型類似。但當(dāng)UGS=0 V時(shí)，在D、S之間加上電壓不會(huì)在D、S間形成電流。 當(dāng)柵極加有電壓時(shí)，若0UGS(th)時(shí)，形成溝道，將漏極和源極溝通。如果此時(shí)加有漏源電壓，就可以形成漏極電流ID。在UGS=0V時(shí)ID=0，只有當(dāng)UGS>UGS(th)后才會(huì)出現(xiàn)漏極電流，這種MOS管稱為增強(qiáng)型MOS管。
　　N溝道增強(qiáng)型MOS管的轉(zhuǎn)移特性曲線，見圖4。
　　(3)P溝道MOS管
　　P溝道MOS管的工作原理與N溝道MOS管完全相同，只不過導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這如同雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。
　　3 主要參數(shù)
　　(1) 直流參數(shù)
　　指耗盡型MOS夾斷電壓UGS=UGS(off) 、增強(qiáng)型MOS管開啟電壓UGS(th)、耗盡型場(chǎng)效應(yīng)三極管的飽和漏極電流IDSS(UGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏極電流)、輸入電阻RGS.
　　(2) 低頻跨導(dǎo)gm
　　gm可以在轉(zhuǎn)移特性曲線上求取，單位是mS(毫西門子)。
　　(3) 最大漏極電流IDM
　　2 場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體三極管
　　場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體三極管是只有一種載流子參與導(dǎo)電的半導(dǎo)體器件，是一種用輸入電壓控制輸出電流的半導(dǎo)體器件。從參與導(dǎo)電的載流子來劃分，它有電子作為載流子的N溝道器件和空穴作為載流子的P溝道器件。從場(chǎng)效應(yīng)三極管的結(jié)構(gòu)來劃分，它有結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管JFET(Junction type Field Effect Transister)和絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)三極管IGFET( Insulated Gate Field Effect Transister) 之分。IGFET也稱金屬-氧化物-半導(dǎo)體三極管MOSFET (Metal Oxide Semicon-ductor FET)。
　　2.2.1 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)三極管的工作原理
　　絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)三極管(MOSFET)分為：
　　增強(qiáng)型 →N溝道、P溝道
　　耗盡型 →N溝道、P溝道
　　N溝道增強(qiáng)型MOSFET的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)見圖02.13。 電極D(Drain)稱為漏極，相當(dāng)雙極型三極管的集電極;G(Gate)稱為柵極，相當(dāng)于的基極;
　　S(Source)稱為源極，相當(dāng)于發(fā)射極。
　　(1)N溝道增強(qiáng)型MOSFET
　　① 結(jié)構(gòu)
　　根據(jù)圖02.13，N溝道增強(qiáng)型MOSFET基本上是一種左右對(duì)稱的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它是在P型半導(dǎo)體上生成一層SiO2 薄膜絕緣層，然后用光刻工藝擴(kuò)散兩個(gè)高摻雜的N型區(qū)，從N型區(qū)引出電極，一個(gè)是漏極D，一個(gè)是源極S。在源極和漏極之間的絕緣層上鍍一層金屬鋁作為柵極G。P型半導(dǎo)體稱為襯底，用符號(hào)B表示。
　　圖02.13 N溝道增強(qiáng)型MOSFET的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)② 工作原理
　　1.柵源電壓VGS的控制作用
　　當(dāng)VGS=0 V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的二極管，在D、S之間加上電壓不會(huì)在D、S間形成電流。
　　當(dāng)柵極加有電壓時(shí)，若0
　　進(jìn)一步增加VGS，當(dāng)VGS>VGS(th)時(shí)( VGS(th) 稱為開啟電壓)，由于此時(shí)的柵極電壓已經(jīng)比較強(qiáng)，在靠近柵極下方的P型半導(dǎo)體表層中聚集較多的電子，可以形成溝道，將漏極和源極溝通。如果此時(shí)加有漏源電壓，就可以形成漏極電流ID。在柵極下方形成的導(dǎo)電溝道中的電子，因與P型半導(dǎo)體的載流子空穴極性相反，故稱為反型層。隨著VGS的繼續(xù)增加，ID將不斷增加。在VGS=0V時(shí)ID=0，只有當(dāng)VGS>VGS(th)后才會(huì)出現(xiàn)漏極電流，這種MOS管稱為增強(qiáng)型MOS管。
　　VGS對(duì)漏極電流的控制關(guān)系可用iD=f(vGS)?VDS=const這一曲線描述，稱為轉(zhuǎn)移特性曲線，見圖02.14。
　　圖02.14 轉(zhuǎn)移特性曲線
　　轉(zhuǎn)移特性曲線的斜率gm的大小反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制作用。 gm 的量綱為mA/V，所以gm也稱為跨導(dǎo)。
　　跨導(dǎo)的定義式如下：
　　2.漏源電壓VDS對(duì)漏極電流ID的控制作用
　　當(dāng)VGS>VGS(th)，且固定為某一值時(shí)，來分析漏源電壓VDS對(duì)漏極電流ID的影響。VDS的不同變化對(duì)溝道的影響如圖02.15所示。根據(jù)此圖可以有如下關(guān)系當(dāng)VDS為0或較小時(shí)，相當(dāng)VGD>VGS(th)，溝道分布如圖02.15(a)，此時(shí)VDS 基本均勻降落在溝道中，溝道呈斜線分布。在緊靠漏極處，溝道達(dá)到開啟的程度以上，漏源之間有電流通過。
　　當(dāng)VDS增加到使VGD=VGS(th)時(shí)，溝道如圖02.15(b)所示。這相當(dāng)于VDS增加使漏極處溝道縮減到剛剛開啟的情況，稱為預(yù)夾斷，此時(shí)的漏極電流ID基本飽和。當(dāng)VDS增加到VGD?VGS(th)時(shí)，溝道如圖02.15(c)所示。此時(shí)預(yù)夾斷區(qū)域加長(zhǎng)，伸向S極。 VDS增加的部分基本降落在隨之加長(zhǎng)的夾斷溝道上， ID基本趨于不變。
　　AO4620 www.dzsc.com/ic-detail/9_10905.html技術(shù)參數(shù)
　　品牌：AOS
　　型號(hào)：AO4620
　　批號(hào)：13+
　　封裝：SOP8
　　數(shù)量：60000
　　對(duì)無鉛要求的達(dá)標(biāo)情況 / 對(duì)限制有害物質(zhì)指令(RoHS)規(guī)范的達(dá)標(biāo)情況：無鉛 / 符合限制有害物質(zhì)指令(RoHS)規(guī)范要求濕氣敏感性等級(jí)（MSL）：1（無限）制造商標(biāo)準(zhǔn)提前期：16 周
　　系列：-
　　包裝：帶卷（TR）
　　零件狀態(tài)：在售
　　FET類型：N和P溝道
　　FET功能：邏輯電平門
　　漏源極電壓（Vdss）：30V
　　電流-連續(xù)漏極（Id）（25°C時(shí)）：-
　　不同 Id，Vgs時(shí)的 RdsOn（最大值）：24毫歐@7.2A，10V不同Id時(shí)的Vgs（th）（最大值）：2.6V@250?A不同Vgs時(shí)的柵極電荷 （Qg）（最大值）：11nC@10V不同Vds時(shí)的輸入電容（Ciss）（最大值）：448pF@15V功率（最大值）：2W工作溫度：-55°C~150°C（TJ）
　　安裝類型：表面貼裝(SMT)
　　封裝/外殼：8-SOIC（0.154"，3.90mm寬）
　　供應(yīng)商器件封裝：8-SOIC






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